我院王振波教授团队提出构建斜拉索式蜂窝超结构提高富锂正极材料稳定性

发布者:闫珺发布时间:2024-06-09浏览次数:10

近日,我院王振波教授团队在锂离子电池富锂正极材料研究领域取得重要进展,提出以斜拉索式蜂窝超结构提高富锂正极材料稳定性,相关成果以《一种通过抑制层间晶格应变提高富锂材料稳定性的斜拉索式蜂窝超结构》(A Cable-Stayed Honeycomb Superstructure to Improve the Stability ofLi-Rich Materials via Inhibiting Interlaminar Lattice Strain)为题发表在《先进材料》(Advanced Materials)上,为开发新一代高能量密度电池正极材料提供新思路。

锂离子电池目前不能完全满足大规模应用所需的高能量密度和长循环寿命目标,于是富锂正极材料因其绝对的容量优势成为理想的新一代商业化锂离子电池正极材料。然而,其容量/电压衰减和不可逆氧气释放等问题限制了材料应用,因此提出有效的富锂正极材料改性优化策略至关重要。

基于此,团队在富锂正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2中构建了斜拉索式蜂窝超结构,在抑制材料容量衰减和不可逆氧释放方面发挥了关键作用。研究结果表明,斜拉索式蜂窝超结构在充电过程中通过促进晶胞沿a轴面内膨胀,并抑制沿c轴方向的层间拉伸,显著提高了层状结构的循环稳定性。电化学测试结果表明,材料在1 C循环500次后的容量保持率为86%,相比空白样品提高了34%。该项工作克服了富锂材料性能衰减的难题,为实现其实际应用开辟新途径。

哈工大为论文第一通讯单位。哈工大化工与化学学院王振波教授、赵磊副教授、邓亮老师,华侨大学玉富达副教授为本文共同通讯作者。哈工大化工与化学学院博士生姜云山、东莞理工学院廖忠淼老师为论文共同第一作者。哈工大化工与化学学院博士生柯望、李欣宇、夏洋、许桂静,深圳大学博士后孙刚,中国科学院高能物理研究所夏远光、殷雯研究员为论文共同作者。

论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202404982

斜拉索式蜂窝超结构的晶体结构示意图

富锂正极材料的电化学性能测试